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MODELOS ATMOSFÉRICOS:
FERRAMENTAS PARA A GESTÃO E
MONITORAMENTO DA QUALIDADE DO
AR
Edmilson Dias de Freitas
Prof. Titular do DCA-IAG
Universidade de São Paulo
Universidade de São PauloInstituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas
Seminário "O ar que respiramos" - FIESP - 07 de agosto de 2019
O ENTENDIMENTO SOBRE A POLUIÇÃO
ATMOSFÉRICA PASSA POR DIFERENTES
ESCALAS DE TEMPO E ESPAÇO
AS FERRAMENTAS UTILIZADAS DEVEM LEVAR
EM CONSIDERAÇÃOESSE IMPORTANTE
ASPECTO
Biomass
burning
Paulo Artaxo - 2017
Motivação
Adaptado de: Perez et al., 2015, JGR
Motivação
Adaptado de: Perez et al., 2015, JGR
Tipos de Modelo
• Classes de modelos
•Modelos Estatísticos• Funções de Probabilidades
•Modelos Determinísticos• Leis de Conservação
Seminário "O ar que respiramos" - FIESP - 07 de agosto de 2019
Tipos de Modelo
Seminário "O ar que respiramos" - FIESP - 07 de agosto de 2019
Tipos de Modelo
• Exemplos de modelos Estatísticos•AERMOD
• Modelo de Pluma Gaussiana
• Considera turbulência na CLP
• Fontes em superfície e elevadas
• Terreno plano ou complexo
• CALINE3
• Modelo de Pluma Gaussiana
• Concentrações em um receptor corrente abaixo de rodovias
• Relevo relativamente simples
•CAL3QHC/CAL3QHCR
• “CO model”, modelo de tráfico que inclui atrasos e paradas em
função de congestionamentos ou semáforos
•OCD
• Emissões Offshore (ponto, área ou linha)
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Tipos de modelos
• Exemplos de modelos Determinísticos
•BRAMS-SPM / CCATT - BRAMS
• Tratamento detalhado em mesoescala
• Estrutura urbana é melhor representada
• Módulos fotoquímicos simplificado (SPM) e
detalhado (CCATT)
•WRF-Chem
• Estado da arte em modelagem atmosférica
• Tratamento químico detalhado
•WRF-CMAQ
• Estado da arte em modelagem atmosférica
e química atmosférica
• Tratamento químico mais bem detalhado
Seminário "O ar que respiramos" - FIESP - 07 de agosto de 2019
COMO SÃO FEITOS OS DIAGNÓSTICOS E
PREVISÕES
DE TEMPO E QUALIDADE DO AR?
Ԧ𝐹 = 𝑚 ∙ Ԧ𝑎
O que um modelo resolve?
Dos cursos de Física - 2ª Lei de Newton
Ԧ𝐹 = 𝑚 ∙ Ԧ𝑎
O que um modelo resolve?
Dos cursos de Física - 2ª Lei de Newton
Ԧ𝐹 = 𝑆𝑜𝑚𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝐹𝑜𝑟ç𝑎𝑠
O que um modelo resolve?
Dos cursos de Física - 2ª Lei de Newton
Dos cursos de Física - 2ª Lei de Newton
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x
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2
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O que um modelo resolve?
Equação de Estado
Conservação de Massa
Conservação de Momento (2ª Lei de Newton)
Conservação de Umidade
Conservação de Energia
var RTp =
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O que um modelo resolve?
Seminário "O ar que respiramos" - FIESP - 07 de agosto de 2019
SIMULAÇÕES SOBRE REGIÕES
DE QUEIMADAS (CCATT-BRAMS)
• Taxa de emissão em superfície:
0 4 8 12 16 20 24
Hora Local (Fuso de Brasília)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
Nú
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BoxGridfires
MV
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Ciclo diurno da queima
1500 HL
0 Hora Local 24
Prins et al [1996]
ABBA Focos de incêndio 1145, 1445, 1745, 2045 UTC
Agosto Setembro 1995
Freitas [1999]
sairkg
kg
][
][
Parametrização das emissões por queimadas
Freitas [2001]
Queimadas
Modelo de fontes +
modelo atmosférico
para dispersão da
queima de biomassa
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Transporte na Atmosfera (~ 40 km)
Fonte: Saulo Freitas
720mbar
Transporte na baixa troposfera e a longas distâncias
Fonte: Saulo Freitas
SIMULAÇÕES SOBRE REGIÕES
URBANAS
RESULTADOS COM O BRAMS
Simulações sobre a RMRJ
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Comparações com estações de superfície
Seminário "O ar que respiramos" - FIESP - 07 de agosto de 2019
RESULTADOS COM O WRF
HTTPS://CRAN.R-PROJECT.ORG/PACKAGE=VEIN
https://www.geosci-model-dev-discuss.net/gmd-2017-193/
Emissões: desenvolvimentos recentes
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LDV
BUS
HGV
Fluxo veicular: CET e SPTrans
Emissões atuais
SIMULAÇÃO DE CENÁRIOS
CENÁRIO BASE 2016 X OBSERVAÇÕES
Cenário Base 2016 x observações
Cenário Base 2016 x observações
CENÁRIO BASE 2016 X MOBILIDADE
Cenário Base 2016 x Mobilidade (Ozônio)
• Modelos numéricos podem servir como ferramentas importantes em diagnóstico, previsão e gestão da qualidade do ar
• A escolha sobre qual modelo utilizar depende da aplicação e escalas espacial e temporal.
• Apesar de alguns bons resultados, alguns aspectosainda carecem de melhora significative (emissões porfontes fixas, por exemplo).
• É preciso investimento contínuo na rede de monitoramento e no levantamento das fontesemissoras (onde estão os dados de fontes fixas?)
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ALGUNS DESTAQUES
Tempo (h)
Ciclo diurno médio – Botucatu - SP
http://www.master.iag.usp.br
http://www.lapat.iag.usp.br/aerossol/wrf9/index.php
Contato: [email protected]
OBRIGADO POR SUA ATENÇÃO
